换热器风机选型

如何计算哪种扇适合你的申请

热交换器是一种设计用于从一个物质到另一个物质的热量或“交换”热量的装置。当使用流体来转移热量时，流体可以是液体，例如水或油，或者可以是移动空气。最着名的热交换器类型是汽车散热器。在散热器中，水和乙二醇的溶液，也称为防冻剂，从发动机转移到散热器，然后从散热器到流过它的环境空气。该过程有助于将汽车的发动机保持过热。同样，AAVID的热交换器设计用于从飞机发动机，光学，X射线管，激光器，电源，军用设备以及许多需要冷却超出空气冷热水槽提供的其他类型的设备中消除多余的热量。

空气-液体冷却应用中最重要的参数之一是气流。为了计算冷却一个过程所需的气流，我们必须知道要散发的热量和空气温度的变化。然而，在选择风扇时，光有气流是不够的。沿空气路径的系统阻抗也必须计算。气流和系统阻抗定义了冷却过程所需的风扇工作点。当为热交换器选择风扇时，一些其他的考虑因素包括风扇与鼓风机，恒定或可变流量，以及交流或直流电源。

建立气流的要求

为热交换器选择一个风扇的第一步是接近所需的气流来消散过程中产生的热量。估算所需气流的基本方程为:

这就是热容方程。结合转换因子和STP (Standard Temperature and Pressure)条件下空气比热密度，将式(1)简化为:



在哪里：



对于式(2)，容积流量的单位是立方英尺每分钟(CFM)，热量传递的单位是瓦特，温度变化的单位是华氏度。例如，要从小型电子柜中除去145w的热量，将空气从90°F(32°C)冷却到73°F(23°C)，我们需要:



这是在STP条件下，驱散机柜内部产生的热量所需的气流。应该注意的是，空气的质量，而不是它的体积，决定了冷却能力。

确定系统阻抗

一旦估计气流，必须计算或测量系统阻抗或“气流阻力”。系统阻抗以静压表示为气流的函数。典型的系统阻抗曲线由等式（4）控制：

在哪里：



这个方程描述了一个特定系统中静压和所需气流之间的关系。

回到前面的例子，使用方程4，我们计算出通过箱体的静压为0.11英寸的水。在这种应用中，在52°F(11°C)条件下，可用的设施水最多可达1加仑/分。我们需要选择一个风机，在0.11英寸的水下至少能提供27 CFM的气流，以及一个热交换器，当使用1加仑/分以下的水时，其性能如下:



ITD是进入的热空气和冷水之间的初始温差。

如下面的图1所示，当与风扇配对时，6105铜管翅式热交换器将提供6.9W /°C，该风扇可以提供至少27个CFM和大于0.25gpm的水流。如果我们选择一个如图2所示的东方电机风扇型号MU1225，粉红色的垂直和水平线显示，在所需的0.11英寸的水中，这风扇将提供39 CFM，这符合我们27个CFM的要求。然而，重要的是要注意，诸如手指护罩和过滤器的风扇配件可能对风扇性能产生影响，如图2所示。在图2中的光点A，B和C处的气流之间的差异所示。我们的示例，对风扇性能的影响是最小的。虽然，具有低阻抗系统，对风扇性能的影响可能更大。如果我们的机柜有一个明显的气流路径，系统阻抗将相对较低，附件对风扇性能产生重大影响，如图1所示点D，E和F之间的气流差异所示。气流中的任何显着下降所需的金额将影响热交换器的性能。





除了气流和系统阻抗外，选择风扇等风扇类型，恒定或可变流量，AC或DC电源，空气密度，噪声，寿命，EMI / RFI干扰等时，必须考虑其他重要因素。第2部分将涵盖空气密度，可听噪声，预期寿命和EMI / RFI干扰的考虑。

轴流风扇或鼓风机

在确定系统阻抗和总体所需的气流后，下一步考虑的一般是使用哪种类型的风机。最常见的风机类型是轴流风机和鼓风机。轴流风机沿与风机叶片轴向平行的方向运动空气。它们在低静压条件下工作良好，当要求低噪音时优先。鼓风机采用离心式设计，气流垂直于旋转轴运动。它们适用于高压应用，如电信和高端服务器，并在其峰值静压附近以最高效率运行。

恒定或可变流量

粉丝经常超大，因为尺寸计算基于最坏情况。例如，风扇可以基于所需的最大散热或基于极高的环境温度来尺寸。在这种情况下，超大风扇提供的额外性能可能仅在极端情况下需要。对于许多操作阶段，极大的气流率就足够了。例如，使用较低的气流，用于更低的环境温度或仅使用部分负载操作时的装置。“智能”风扇是必要适应变化条件的应用的有效解决方案。采用这种类型的温度依赖风扇控制，当热负荷低时，速度下降。因此，噪声发射和功率要求降低。

AC或DC风扇

系统的可用功率可能决定风扇的类型。如果你的应用是电源灵活的，你应该权衡直流和交流风扇的优点。直流风扇为恒流风扇，交流风扇为恒流风扇。在过去，直流电风扇明显比交流电风扇贵。如今，价格差异几乎不存在，人们可以更多地根据性能和功能来做决定。尽管交流风扇今天仍然广泛使用，直流风扇拥有更长的寿命，大约60%的功耗，和较低水平的EMI(电磁干扰)和RFI(射频干扰)。

当为热交换器选择风扇时，不仅要考虑冷却要求和系统阻抗，还要考虑风扇类型、恒定或可变流量以及交流或直流电源运行。本文的第2部分将讨论风扇的其他考虑因素，如预期寿命、空气密度、噪音和EMI/RFI干扰。